УЗО и солнечная станция: тип A или тип B
Какое УЗО ставить на линию инвертора, решает руководство конкретной модели. Большинство современных инверторов без трансформатора имеют встроенный контроль тока утечки, чувствительный к постоянной составляющей, и их производители разрешают внешнее УЗО типа A — обычно на 100 или 300 мА. Если такого разрешения в руководстве нет, нужен тип B. А вот УЗО на 30 мА, общее с розетками, на линию инвертора ставить не стоит в любом случае. Ниже — почему так и как расположить защиту в щите.
Чем отличаются типы УЗО
УЗО сравнивает ток, ушедший по фазе, с током, вернувшимся по нулю. Разница между ними — ток утечки: он ушёл в землю через повреждённую изоляцию или через человека. Превысила разница порог — устройство отключает линию. Датчиком служит небольшой трансформатор на магнитном сердечнике, а трансформатор по своей природе хорошо «видит» переменный ток и плохо — постоянный. Отсюда и деление на типы.
| Тип | На какой ток утечки реагирует | Где применяют |
|---|---|---|
| AC | Только синусоидальный переменный | Простые нагрузки без электроники; для линий с преобразователями не подходит |
| A | Переменный и пульсирующий постоянный; остаётся работоспособным при небольшой постоянной составляющей, до 6 мА | Бытовая техника с электроникой; инверторы — если это разрешает производитель |
| F | То же, что A, и токи смешанных частот; выдерживает постоянную составляющую до 10 мА | Техника с частотным регулированием двигателей |
| B | Все перечисленные и сглаженный постоянный ток | Преобразователи без собственного контроля утечки, часть зарядных станций, промышленные приводы |
Тип указан на корпусе значком: волна — AC, волна с пульсирующей полуволной под ней — A, для типа B добавлена сплошная линия с пунктиром.
Откуда в токе утечки постоянная составляющая
В инверторе без трансформатора между панелями и сетью нет гальванической развязки: они связаны через силовые ключи. Пока изоляция цела, это ни на что не влияет. Но если на стороне панелей возникает повреждение — скажем, перетёртый кабель плюса касается заземлённой рамы, — ток утечки замыкается через землю и сеть, и в нём есть постоянная составляющая.
Для УЗО типа A это двойная проблема. Во-первых, сглаженный постоянный ток оно не измеряет. Во-вторых, такой ток намагничивает сердечник датчика, и устройство «слепнет» — перестаёт реагировать и на обычные переменные утечки. Причём не только на линии инвертора, а на всех линиях, которые через него питаются.
Поэтому производители встраивают в инвертор собственный блок контроля дифференциального тока, который измеряет и переменную, и постоянную части. Инвертор отключается при резком скачке утечки и при превышении установленного порога, а перед каждым запуском проверяет сопротивление изоляции панелей. С таким блоком производитель вправе заявить, что его изделие не выдаст в сеть постоянный ток утечки опасной величины, — и разрешить внешнее УЗО типа A.
Ёмкостная утечка: почему 30 мА не подходит
Есть и вторая особенность, уже не аварийная. Ячейки панели, стекло и заземлённая рама образуют конденсатор. В сухую погоду его ёмкость мала, под дождём и по утренней росе, когда поверхность покрыта проводящей плёнкой воды, — возрастает многократно. Если потенциал массива относительно земли колеблется с частотой сети, через эту ёмкость течёт небольшой переменный ток. Это рабочая утечка: изоляция цела, а ток есть.
Оценим порядок величины. Ток через ёмкость равен I = 2π × f × C × U. Производители инверторов приводят для мокрых кристаллических панелей ёмкость порядка 100 нФ на киловатт. Если переменная часть напряжения массива относительно земли составляет половину сетевого, 115 В:
I = 2 × 3,14 × 50 Гц × 100 × 10⁻⁹ Ф × 115 В ≈ 3,6 мА на киловатт панелей.
Для станции 10 кВт выходит 36 мА. Это оценка сверху, для неблагоприятной схемы преобразователя: во многих современных инверторах потенциал массива почти не колеблется, и утечка в разы меньше. Но порядок понятен — миллиамперы и десятки миллиампер.
Теперь вспомним, что УЗО имеет право сработать в диапазоне от половины до полного номинала. Устройство на 30 мА может отключиться уже при 15 мА. Станция в дождливое утро даёт столько без всякой неисправности. Отсюда типичная рекомендация производителей: на линии инвертора — не 30 мА, а 100 или 300 мА.
Противоречия с защитой людей здесь нет. УЗО на 30 мА нужно на розеточных линиях, к которым прикасается человек, и там оно остаётся. Линия инвертора — стационарное соединение в закрытом корпусе; на ней УЗО защищает от пожара при повреждении кабеля и обеспечивает отключение при замыкании на корпус.
Что требует ПУЭ, а что — производитель
Нужно ли УЗО на линии инвертора вообще, определяет система заземления дома. В системе TT оно необходимо всегда: ток замыкания на корпус там слишком мал, чтобы сработал автомат, и ПУЭ требуют защитного отключения. В системе TN-C-S замыкание отключает автомат, и вопрос об УЗО на этой линии решает проектировщик. Разница между системами объяснена в статье о заземлении солнечной станции.
А вот тип и номинал устройства — область производителя инвертора. В руководстве есть раздел о внешней защите, и читать его стоит буквально:
- написано «допускается тип A» с указанием тока — ставят тип A не ниже этого номинала;
- написано «тип B» — ставят тип B, заменить его нечем;
- ничего не написано — безопаснее тип B или письменный вопрос поставщику.
Сказать «по закону обязательно тип B» нельзя: такого общего требования для частного дома нет. Но и ставить первое попавшееся устройство нельзя: это вопрос здравого смысла и условий гарантии.
Как разместить УЗО в щите
- Инвертору — отдельная линия со своим УЗО. Не подключайте его под то же устройство, что защищает розетки: рабочая утечка панелей будет отключать полдома.
- Параллельно, а не последовательно. Линия инвертора отходит от шин до розеточных УЗО, а не после них. Иначе постоянная составляющая, даже допустимая, проходит через УЗО розеток и ухудшает его чувствительность.
- Вводное УЗО — того же типа, что требуется инвертору. Через противопожарное устройство на вводе проходит ток всего дома, включая инвертор. Если инвертору нужен тип B, а на вводе стоит тип A, защита на вводе под вопросом.
- Гибридный инвертор имеет две стороны. На входе от сети — устройство по руководству. На резервном выходе — обычные розеточные УЗО на 30 мА для нагрузок; в автономном режиме они работают только при правильном соединении нейтрали с защитным проводником.
- Направление. Через УЗО на линии инвертора энергия идёт в обе стороны. Электромеханическому устройству это безразлично, а у электронных и у части дифференциальных автоматов клеммы питания и нагрузки не взаимозаменяемы — смотрите схему на корпусе.
- Номинальный ток УЗО — не ниже номинала автомата той же линии.
Как всё это выглядит вместе с автоматами и защитой от перенапряжений, показано в статье о том, что находится в щите солнечной станции. Аппараты — в разделе автоматические выключатели.
Ложные срабатывания: как отличить от настоящих
| Когда отключается | Вероятная причина | Что делать |
|---|---|---|
| Утром по росе и в дождь, станция новая | Рабочая ёмкостная утечка выше порога | УЗО с большим током срабатывания — в пределах, разрешённых руководством; отдельная линия |
| В момент запуска инвертора | Бросок тока при заряде входных фильтров | Устройство, устойчивое к импульсным токам, или с выдержкой времени |
| Во время грозы | Импульсный ток через УЗИП, стоящий после УЗО | Перенести защиту от перенапряжений до УЗО или применить селективное устройство |
| В сырость, и чем дальше, тем чаще | Настоящее ухудшение изоляции: вода в коннекторе, повреждённый кабель | Искать дефект, а не загрублять защиту |
| Отключается общее УЗО дома | Сумма утечек всех линий вместе с инвертором | Разделить нагрузки на группы со своими устройствами |
Четвёртая строка — самая важная. Если отключения появились на станции, которая раньше работала спокойно, это сигнал о дефекте. Обычно ему сопутствуют сообщения инвертора о низком сопротивлении изоляции; что проверять в этом случае, описано в статье об ошибках инвертора.
И не забывайте кнопку «Тест» на корпусе: раз в месяц нажатие должно отключать устройство. УЗО, которое не отключается кнопкой, не защищает.
Частые вопросы
Заменяет ли встроенный контроль утечки внешнее УЗО?
Нет. Встроенный блок следит за панелями и самим инвертором. Кабель между инвертором и щитом и корпус инвертора со стороны сети он не защищает — это задача внешнего устройства там, где оно требуется.
Можно ли поставить тип AC, он дешевле?
Нет. Тип AC не рассчитан на токи утечки от электронных преобразователей и с инвертором применяться не должен ни при каких условиях.
Тип B намного дороже. Есть ли обходной путь?
Единственный законный путь — выбрать инвертор, производитель которого письменно допускает тип A. Комбинации из двух устройств типа A свойств типа B не дают.
С зарядной станцией электромобиля та же история?
Похожая: бортовое зарядное устройство автомобиля тоже может дать постоянную утечку. Многие зарядные станции имеют встроенный датчик постоянного тока утечки на 6 мА и тогда допускают внешнее УЗО типа A; если датчика нет — нужен тип B. Ответ, как и с инвертором, в руководстве.